【K8s】Kubernetes 稳定性之资源限制及服务质量等级

文摘   科技   2024-09-04 07:30   北京  

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资源限制

1、基本介绍
Kubernetes 是一个完全以资源为中心的系统,资源限制是通过 Cgroups 等控制 Pod 使用节点资源(CPU、内存、存储)的一种机制,对于确保 Kubernetes 集群运行的稳定、高效至关重要。通过合理配置资源限制,可以避免资源争用和过载,同时提高应用程序的可靠性和性能。
资源限制的具体概念有:
  • Requests(请求):定义容器启动时所需的最小资源量。Kubernetes 会确保每个容器至少获得其请求的资源量,以避免因为资源不足而启动失败
  • Limits(限制):定义容器可以使用的最大资源量。当容器尝试使用超过其限制的资源时,它可能会被系统终止或受到限制,以防止影响集群中其他容器的性能
  • Quotas(配额):针对命名空间内所有资源进行总体限制,用于控制资源的消耗,防止某些用户或团队过度使用资源

2、工作原理
  • 资源定义:用户在 Pod 中定义资源请求和限制
  • 调度决策:Kubernetes 调度器在调度 Pod 时会考虑节点上的可用资源。如果节点上的资源不足以满足 Pod 的请求,调度器将不会将 Pod 调度到该节点
  • 资源分配:一旦 Pod 被调度到节点,Kubernetes 会根据资源请求为 Pod 分配资源。Pod 可以使用的资源不会超过其限制
  • 资源监控:Kubernetes 持续监控每个 Pod 的资源使用情况
  • 资源回收:当 Pod 使用的资源超过其限制时,Kubernetes 可以采取回收措施。如果是 CPU 使用超过限制,CPU 会被压缩导致应用程序运行变缓,如果是内存使用超过限制,容器会直接被 OOM Kill
  • 资源配额:通过设置资源配额,Kubernetes 可以限制命名空间内可以创建的资源数量和消耗的资源总量,从而避免资源的过度使用


3、限制方法
  • 配置 Container 限制

apiVersion: apps/v1kind: Deploymentmetadata:  nanme: demo-deploymentspec:...    spec:      containers:...        resources:          limits:            cpu: 1000m            memory: 1Gi            ephemeral-storage: 10Gi          requests:            cpu: 100m            memory: 100Mi            ephemeral-storage: 1Gi  🔔 说明1:如果没有设置 requests,则其值与 limits 的值相同🔔 说明2:如果没有设置  limits, 则其值默认为 0,即没有限制 cpu:'1'=1c=1000mmemory:单位 k/Mi/Gi;无单位是字节,1000=1kephemeral-storage:单位 k/Mi/Gi,定义临时存储的需求和限制
  • 配置 namespace 限制(即资源配额)

# 定义资源配额对象# resourcequota.yamlapiVersion: v1kind: ResourceQuotametadata:  name: quota-demospec:  hard:    requests.cpu: 1000m    requests.memory: 1000Mi    limits.cpu: 4000m    limits.memory: 8000Mi    requests.storage: "1Gi"     persistentvolumeclaims: "2" # 创建对象kubectl apply -f resourcequota.yaml # 查看对象kubectl get resourcequotas NAME         AGE    REQUEST                                                                                                              LIMITquota-demo   4m5s   persistentvolumeclaims: 15/2, requests.cpu: 3050m/1, requests.memory: 12912Mi/1000Mi, requests.storage: 1316Gi/1Gi   limits.cpu: 63700m/4, limits.memory: 148200Mi/8000Mi
  • 配置默认限制

# 定义 LimitRange 对象# limitrange.yamlapiVersion: v1kind: LimitRangemetadata:  name: demo-limit-rangespec:  limits:  - type: Container    default:      cpu: 500m      memory: 1000Mi    defaultRequest:      cpu: 100m      memory: 200Mi # 创建对象kubectl apply -f limitrange.yaml # 查看对象详情kubectl describe limitranges Name:       demo-limit-rangeNamespace:  lanhuappType        Resource  Min  Max  Default Request  Default Limit  Max Limit/Request Ratio----        --------  ---  ---  ---------------  -------------  -----------------------Container   cpu       -    -    100m             500m           -Container   memory    -    -    200Mi            1000Mi         -




服务质量等级

服务质量等级(Qos,即 Quality Of Service)用于为不同 Pod 提供不同等级的资源供应保障。

服务质量等级分为以下三种:

  • Guaranteed:Limits 和 Requests 的值相同,等级最高

  • Burstable:Limits 和 Requests 的值不同

  • Best-Effort:Limits 和 Requests 的值没有设置 ,等级最低

需要长时间以稳定状态运行的 Pod,可以配置为 Guaranteed 级别,以确保节点资源不足时 Pod 保持稳定运行而不会被驱逐,而其它 pod 则可以配置为 Burstable 甚至 Best-Effort 级别

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